Liga de Alumínio ASTM B316 Grau 2017: Propriedades e Aplicações
Visão Geral da Liga 2017
A liga de alumínio 2017 (série 2000, Al-Cu-Mg) é uma liga tratável termicamente, conhecida por sua boa resistência mecânica, ductilidade razoável e excelente maquinabilidade. Contém cobre como principal elemento de liga (3,5–4,5%), o que confere alta resistência após tratamento térmico, mas reduz a resistência à corrosão em comparação com as séries 3000, 5000 e 6000.
No temper H13 (trabalhado a frio e estabilizado), oferece resistência à tração de 205–275 MPa. Não é recomendada para soldagem por fusão, pois o calor reduz drasticamente a resistência à corrosão na zona termicamente afetada e pode causar trincas. Junção por rebitagem, parafusos ou adesivos estruturais é preferida. É amplamente usada em aplicações aeroespaciais, parafusos de alta resistência, engrenagens e eixos.
Principais Aplicações
- Fixadores aeroespaciais (parafusos, rebites, pinos) – normas NAS, MS
- Engrenagens, eixos, pinhões usinados
- Componentes de máquinas de alta velocidade
- Estruturas de aeronaves (rebitadas, não soldadas)
- Peças usinadas de precisão requerendo boa acabamento
Propriedades Físicas e Mecânicas
Propriedades Gerais
| Propriedade | Valor | Comentário |
|---|
| Densidade | 2,75 – 2,84 g/cm³ | Típico para alumínio forjado série 2000 |
Propriedades Mecânicas (Temper H13)
| Propriedade | Valor | Condição | Norma Relacionada | Forma | Comentário |
|---|
| Módulo de elasticidade (Young) | 70,0 – 73,0 GPa | – | – | – | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Tenacidade à fratura (plane-strain) | 22,0 – 35,0 MPa·√m | – | – | – | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Coeficiente de Poisson | 0,33 | – | – | – | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Módulo de cisalhamento | 26,0 – 27,5 GPa | – | – | – | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Resistência à tração (UTS) | 205 – 275 MPa | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão | Intervalo típico para vergalhões e fios no temper H13 |
Propriedades Térmicas
| Propriedade | Valor | Comentário |
|---|
| Coeficiente de expansão térmica | 16 – 24 µm/m·K (1,6–2,4×10⁻⁵ 1/K) | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Ponto de fusão (intervalo de solidificação) | 500 – 650 °C | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Calor específico | 816 – 963 J/(kg·K) | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Condutividade térmica | 112 – 251 W/(m·K) | Típico para alumínio forjado série 2000 (varia com temper) |
Propriedades Elétricas
| Propriedade | Valor | Comentário |
|---|
| Condutividade elétrica | 18 – 30 MS/m (18.000.000 – 30.000.000 S/m) | Típico para alumínio forjado série 2000 (~30–50% IACS) |
| Resistividade elétrica | 34 – 60 nΩ·m (3,4–6,0×10⁻⁸ Ω·m) | Típico para alumínio forjado série 2000 |
Composição Química (ASTM B316, Formas: Fio, Vergalhão)
| Elemento | Intervalo (% em peso) | Condição | Norma | Forma |
|---|
| Cromo (Cr) | 0,10 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Cobre (Cu) | 3,5 – 4,5 | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Ferro (Fe) | 0,70 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Magnésio (Mg) | 0,40 – 0,80 | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Manganês (Mn) | 0,40 – 1,00 | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Silício (Si) | 0,20 – 0,80 | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Titânio (Ti) | 0,15 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Zinco (Zn) | 0,25 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Outros (cada) | 0,05 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Outros (total) | 0,15 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Alumínio (Al) | Restante | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
Propriedades Tecnológicas
| Propriedade | Avaliação |
|---|
| Trabalhabilidade (conformação a frio/quente) | Moderada – conformação a quente boa; a frio limitada no temper H13 |
| Soldabilidade | Não recomendada por fusão – perda de resistência e corrosão; use união mecânica ou adesiva |
| Maquinabilidade | Excelente – cavacos curtos, alta velocidade, acabamento superior (livre de chumbo) |
| Tratamento térmico | Tratável – solubilização ~510°C, têmpera em água, envelhecimento natural (T4) ou artificial (T6) |
| Proteção contra corrosão | Requer proteção (revestimento, alclad, anodização, pintura) em ambientes agressivos |
Comparação: Ligas da Série 2000 (Al-Cu)
| Liga | Cu (%) | Mg (%) | Resistência Típica T6 (MPa) | Aplicação Principal |
|---|
| 2011 | 5,0–6,0 | – | ~310 (T3) | Maquinabilidade livre (cavacos curtos), parafusos |
| 2017 | 3,5–4,5 | 0,4–0,8 | ~425 (T4), ~450 (T6) | Fixadores aeroespaciais, engrenagens, eixos |
| 2024 | 3,8–4,9 | 1,2–1,8 | ~470 (T3), ~485 (T6) | Estruturas aeroespaciais de alta resistência |
| 2219 | 5,8–6,8 | 0,02 | ~360 (T6) | Alta temperatura, soldável (tanques criogênicos) |
Normas Relacionadas
- ASTM B316 – Fios e vergalhões de alumínio e ligas de alumínio
- ASTM B211 – Barras, vergalhões, fios (geral)
- AMS 4118, 4119 (especificações aeroespaciais para 2017)
- QQ-A-225/5 (especificação federal para 2017)
